Nanoscale materials for increasing the performance of cooling systems
用于提高冷却系统性能的纳米材料
基本信息
- 批准号:571010-2021
- 负责人:
- 金额:$ 3.51万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Alliance Grants
- 财政年份:2022
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2022-01-01 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
A cooling system is essential for preserving the functional integrity of various technologies including: internal combustion engines, mining equipment, electric vehicles, and computers. In a liquid cooling system, fluid is circulated in a network of tubes that extracts heat from the device using convective heat transfer. Fluid is propelled within the tubes using a pump, and heat is expelled from the system using a radiator. This project will carry out proof-of-concept experimentation to develop a nanoscale material that reduces the energy consumed by the pump and improve the overall efficiency of the cooling system.The pump in a cooling system consumes energy to overcome the fluid friction generated by the turbulent flow within the tubes. The size of the turbulent eddies range from large (comparable to the tube diameter) to very small (micrometers in size). It has been shown that certain nanoscale materials can damp the smaller turbulent eddies, thus reducing the fluid friction. However, mitigating turbulence can adversely affect convective heat transfer of the flow, making it difficult to remove the unwanted thermal energy from the device. Therefore, to increase the overall performance of the cooling system, the nanoscale materials must be optimized for both reducing fluid friction and preserving the heat-transfer properties of existing coolant fluids.To achieve this goal, we will develop a flow loop that simulates a standard cooling system of a vehicle. We will evaluate the performance of various nanostructured materials by measuring the required pumping power and their cooling capabilities in this system. Additional material characterization and optimization will also be carried out by measuring pressure losses and heat transfer in a turbulent channel flow. The outcome of this project is nanostructured material for coolant fluids that can be used to improve the efficiency of cooling systems used in combustion vehicles, electric vehicles, heavy industrial equipment and electronics.
冷却系统对于保持各种技术的功能完整性至关重要,包括:内燃机、采矿设备、电动汽车和计算机。在液体冷却系统中,流体在管网中循环,利用对流换热从设备中提取热量。使用泵在管内推动流体,并使用散热器将热量从系统中排出。该项目将进行概念验证实验,开发一种纳米级材料,降低泵消耗的能量,提高冷却系统的整体效率。冷却系统中的泵消耗能量是为了克服泵产生的流体摩擦。管内的湍流。湍流涡流的尺寸范围从大(与管直径相当)到非常小(尺寸为微米)。研究表明,某些纳米材料可以抑制较小的湍流涡流,从而减少流体摩擦。然而,减轻湍流会对流动的对流传热产生不利影响,从而难以从设备中去除不需要的热能。因此,为了提高冷却系统的整体性能,必须对纳米级材料进行优化,以减少流体摩擦并保持现有冷却液的传热性能。为了实现这一目标,我们将开发一个模拟标准冷却液的流动回路车辆的冷却系统。我们将通过测量该系统中所需的泵浦功率及其冷却能力来评估各种纳米结构材料的性能。还将通过测量湍流通道流中的压力损失和传热来进行其他材料表征和优化。该项目的成果是用于冷却液的纳米结构材料,可用于提高燃烧车辆、电动汽车、重型工业设备和电子产品中使用的冷却系统的效率。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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